物联网数字矿山系统建设方案资料

物联网数字矿山系统建设方案(物联网胶带机智能化管控系统)

唐山睿翼网络科技有限公司

中国机械制造物联网

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1.0概述

随着全球资源市场竞争的日益激烈，矿山企业数字化建设的作用日益彰显，实施矿山数字化是改变企业现状，带动各项工作创新，提升企业的核心竞争力，实现可持续发展的必然选择和重要突破口，如何提高企业竞争力在很大程度上取决于矿山企业数字化建设水平。矿山企业进行技术改造、提升生产设备的智能化而实现生产过程的自动化，不断利用信息化对企业管理与生产管理实现标准化、规范化与制度化建设同时，提升矿山技术管理水平，实现数字化与三维可视化管理。

企业根据发展需要，进行矿山生产过程数字化、信息化、智能化升级，采用物联网智能化生产管控体系，将为企业实现减员增效，安全管理上台阶提供有效途径。

2.0建设意义

数字矿山是基于物联网技术，采用计算机技术、图形可视化、数字通信技术等高新技术，在矿山建设生命周期全过程的地、测、采为主体中的技术支撑平台，是矿业科技创新的重要方向，其作用和意义主要体现在以下几个方面：（1）改变矿山的技术、管理和生产方式，在矿山开采、安全、管理以及科学决策等方面产生广阔的社会和经济效益；

（2 为矿山科学技术的发展提供了强大的动力。通过数字矿山建设将矿山的空间和属性数据实现远程网络传输、数字化集中存储和深加工，应用于矿山生产管理和决策之中，实现采、选方案优化；

（3）使矿山规划管理具有更高的效率、更丰富的表现手法、更多的信息量、更高的分析能力和准确性，从而提高矿山生产和管理的时效性、有效性、资源优化配置水平、综合实力，促进矿山的可持续发展；在有精确三维坐标、时间和对象属性的多维虚拟环境中进行规划、决策和管理，在处理矿山复杂系统问题时帮助人们更好地建立直观感和全局观念，实现精细化设计；通过矿山生产过程控制系统，提高矿山生产安全性和劳动生产率，降低成本。

（4）项目的建设及实施将按照数字矿山建设的全面规划而进行，系统建设间不在各自为政，协同共享，发挥其应有的作用，以“数字化、自动化与信息化融合”为基础，实现“管控一体化”，从而提高矿山技术管理、生产管理、

企业管理信息化水平，最终达到矿山管理高效和决策科学化的目的，增强企业核心竞争力。

3.0建设原则

数字矿山系统建设原则应从实际情况为出发，实事求是，力争在现有状况的基础上达到技术的先进性；在设计上应充分考虑到今后系统运行管理费用的经济性和数据的安全性、可靠性，以及对企业运营改变的适应能力。在采用成熟先进的主流技术和主流产品的基础上，在技术开放和高度集成的基础上，进行高层次的应用开发，使系统易用、易维护、易扩展且高度安全可靠。具体如下几点：总体规划、分步实施：信息化是公司管理水平的集中体现，没有一套科学的管理方法和团队是不可能实现的。所谓“总体规划，分步实施”就是要从公司发展的整体角度出发，综合考虑地质、测量、采矿、选矿和信息化管理的总体需求，统一规划，逐层细化落实、统一设计、分步组织实施。

审慎规划，小步快走：就是规划的目标应该是产出明确的、可以测量的，而不是抽象的、概念化的；规划要“大处”和“远处”着眼，要有充分的洞察力和想象力。“起步要小”是要以小的、容易实现的、效果明显的项目起步，确保初战必胜；或者，将大的项目分解成若干个小的项目组织实施。“扩张要快”是在已经取得经验和效益的基础上，加快系统扩张的步伐，尽快拿下这个系统所应有的全部经济和社会效益。

合理设定优先级：即是根据建设目标和实际应用需要、投资规模设定合理的建设目标和建设步骤，做到“以需求为导向，以应用促发展，统一规划，分步实施，协同发展”。

4.0整体设计

数字矿山的总体思路是将矿山管理分为技术管理、生产管理、企业管理三个层面，将数字矿山工作分为数字化建模、自动化控制、信息化管理三个部分。

图1-1数字矿山建设整体设计

数字矿山数据中心用于采集、管理、共享数字矿山的信息资源，实现集中统一协调管理；矿山物联网平台用三维可视化手段模拟仿真、监测监视监控、对比分析生产的各个环节工况与工作原理，简化矿山技术、生产与管理的复杂问题。主要工作内容如下：

1、矿山生产过程数字化：利用三维可视化工具对矿区、矿床模型、工程、设备与工艺过程进行三维建模与统一管理。

2、生产设备智能化：矿山生产设备必须具备矿山生产自动化的支撑。

3、生产过程自动化：它包含矿山生产、安全、环保过程自动化监视、监测与监控。

4、技术管理信息化：它是指矿山技术各个专业的设计、优化、分析与比较，它为生产管理提供全方位的支撑。

5、生产管理信息化：它是以成本控制为中心的MES生产执行系统，采矿与选矿的精细化管理系统。

6、企业管理信息化：以人、财、物、产、供、销为主体的ERP系统、企业制度、知识库、办公化自动化为基础的企业管理平台作为建设目标。

7、矿山物联网数据中心：实现数据的集成采集与共享管理。

4.1 生产过程数字化

矿山生产过程数字化、三维可视化是数字矿山建设的第一步，包括地理信息

模型，矿床地质模型、矿山工程模型，生产工艺路线、设备工作状态五个方面的数字化三维建模工作。

基于三维可视化平台利用五个方面的模型与数据中心实现不同阶段的应用，即通过三维可视化平台实现设计、模拟仿真、监视监控、回放与智能分析决策等管理，它是数字矿山的基础，也是其灵魂所在。

建设初期阶段，实现设计模拟与仿真，为自动化、信息化提供智能分析；

生产应用阶段，可以实现三维可视化监视与监控；

技改阶段，可以进行生产回放与智能分析，提供改进的策略。

图1-2 生产过程数字化

4.2 安全生产自动化

矿山安全生产自动化监测监控系统随着近十多年的发展，目前逐步走向成熟，正在向可视化、集中化、综合化发展，将自动化监测监控与生产调度指挥逐步融合，也跟企业信息化系统衔接起来。

生产与安环自动化监测监控根据用途与技术实现以划分综合自动化管控平台、生产自动化监控系统、安环自动化监测系统三个部分，管控平台实现数据采集、监测结果分析、集中调度控制，生产自动化监控系统则根据矿业工艺过程进行自动化监视、监测与监控，安环自动化监测系统对矿山安全、环境的危险源进

行监测与监视，实现安全与灾害预警预报机制与控制。

图1-3 矿山安全生产自动化

4.3 生产设备智能化

矿山生产设备智能化，它是自动化控制实现的基础，只有生产设备智能化才能采集生产过程中的数据，实现监测监控与信息化管理，因此，在数字矿山建设中，我们必须了解国际国内矿山生产设备的最新动态，形成设备知识库，才能为数字矿山建设提供基础保障。

国际矿山生产设备智能化经过几十年的积累，特别是近几年高速发展，大型化、智能化与自动化程度越来越高，无人采矿和遥控采矿已经成为现实，国内近几年矿山设备也在发生巨大的变化，很多矿山投入应用或在正在进行探索，特别是新建矿山。

图1-4 矿山设备构成与分类

因此，数字矿山的建设，必须关注矿山设备的更新，尽快实现设备智能化与自动化控制，并根据工艺要求对设备进行自动化的集成监测与监控，实现数据自动采集与传输。

4.4 技术管理信息化

矿山技术管理信息化包括技术支撑信息化平台与技术管理信息化系统两个部分，它是矿业软件成果管理的核心部分，矿业软件的成果一般都提交给技术管理信息化系统集中管理，实现协同共享。

图1-5 矿山技术支撑信息化

4.5 生产管理信息化

矿山生产管理信息化同样包括平台和系统两个部分，其目标是三维可视化、管控一体化、生产过程精细化，以成本管理为中心实现生产计划、调度、统计管理，安环管理、生产调度指挥、应急指挥管理，生产管理它是以矿山为单位建设的，是矿山信息化的核心。

生产管理信息化平台，这几年推进很快，尤其在国家六大系统建设的驱动下，国内很多矿山已经初具规模，相对而言生产信息化系统由于矿山粗放式管理、以及技术支撑平台的原因、计划数据与生产数据采集比较困难，矿山生产管理系统基本是一个数据录入与报表系统，该系统只有在技术支撑平台的三维可视化参数设计推进、与计划自动安排、自动化系统的数据自动采集，才会促进本系统的深入应用，实现生产过程的精细化管理。

图1-6 矿山生产管理信息化

4.6 企业管理信息化

企业信息化平台同样包括平台与管理系统两大部分，采用以ERP为中心的企业信息化系统，以集团作为统一架构。

企业信息化部分与其它行业的企业基本类似，系统比较成熟，借鉴的经验也比较多，但目前矿业行业的应用相对比较滞后，主要是管理意识与管理水平与资金投入少导致的，如果大力推进管理的标准化、规范化与制度化，按照信息化的

要求进行业务流程重组，加大资金投入与管控，应该是可以尽快得到改善，但信息化的实现不是一挥而就的，推动必须有足够的准备。

图1-7 企业管理信息化

5.0 建设目标

按照生产、安全高效、资源循环利用、环境生态优化等绿色矿山建设的业务需求和数字矿山示范单位的要求，确立和分析出“数字矿山”的建设内容、建设方案，其方案内容包括生产、安全、环境信息数字化与三维可视化、设备智能化、生产过程自动化、办公网络化、企业管理标准化、规范化与信息化，建立以生产、安全、环境、质量标准化为基础的矿山全面风险管控系统。因此，基于企业战略目标，信息化的基本战略基本思路是：在充分考虑公司信息化规划总体框架原则下，根据公司的发展战略，采用现代化管理思想和先进技术手段，不断提高公司信息化程度。创建强有力的支撑平台，有效地支持和促进公司业务发展、组织变革和管理创新，全方位服务于增强公司核心竞争力和实现公司战略目标。

在“数字矿山”总体解决方案设计的基础上，企业信息化建设的总目标：以

实现企业发展战略为目标，以信息化建设规划总体蓝图为导向，综合运用现代信息技术及科学的企业管理思想，逐步提高企业信息化程度和企业管理水平，建立一个集成企业过程控制系统、三维可视化管控系统、生产制造执行系统、ERP系统及企业决策支持系统的现代、科学的综合信息系统平台，真正实现企业“集成一体、管控衔接、三流合一”，从而满足企业的可持续发展，提高企业核心竞争力的要求，帮助企业更快、更好地实现发展战略目标。其具体目标包括：（1）建立统一的信息化集成平台和管理运行机制

在先进、实用、成本最优的前提下整合现有硬件、软件和网络系统；

按照统一的信息化管理架构建设统一平台；

实现安全生产流程和安全管理流程的标准化、信息化；

（2）以“数字化、智能化、自动化与信息化融合”为基础，实现“管控一体化”。

矿山自动化装备和灾害预防系统，是自动化到信息化发展的基础；

按照信息化管理架构配套管理制度和流程设计，整合生产和安全的装备与管理信息，消除“管控狭缝”；

实现对生产安全风险的远程监管、集中控制、现场调度的标准管理体系；

（3）实现多级多层次风险预控体系。

依托信息化完成企业流程标准化管理的固化和推广；

进而建立企业全面的安全生产风险预控体系；

（4）实现“两型、四化”。

两型：安全高效型、本质安全型；

四化：基础对象数字化、生产管理精细化、技术装备现代化、人员培训制度化；

（5）充分利用企业资源优势，减员增效，实现集约化管理。

6.0项目启动

数字矿山建设的核心是以物联网技术实现对矿山生产的全过程管控，实现减少现场作业人员、提高生产效率、减少设备故障等，这也是企业发展的当务之急。为此拟定在胶带机运输工艺中，实施基于物联网技术的胶带机智能化管控系统，

具体方案如下：

6.1 现场情况

目前大部分企业的皮带机运行均采用人员现场管理，随着生产工艺复杂化，运力不断增加，运距也在延长,在这种情况下，经常因为未能及时发现皮带打滑、撕裂、跑偏而导致影响生产的情况，有限的人员已不能满足对大量皮带机的运行管理。另外，现有的皮带管理系统虽然能够对皮带运行的参数进行就地检测，却无法通过网络进行异地多条皮带远程监控，因此，采用智能化的传感器终端，对皮带机运行情况进行实时在线检测，开发智能化的分析软件，通过对采集的数据进行计算和分析，可以实现生产过程的全方位管控。

6.2 基于物联网技术的皮带机智能化管控系统

物联网技术的兴起为工业过程检测及控制提供了全新的解决方案，通过遍布现场设备的传感网络，实现对被检测设备各个关键工艺参数全面检测，针对分布式传感网络设计的参数控制终端能够将各传感器获取的数据进行统一处理，并通过现场总线传输至工厂智能监测终端，工厂智能终端采用动态图形及数据图表对皮带机运行情况进行实时展示。具体系统结构如下：

智能管控系统网络结构

6.3系统功能

对现场皮带机的视频图像和运行参数进行实时在线监测，同时可以对皮带机本体和附属设备进行控制：

1.实现远程管理：实现无人值守，大大减少人力成本和安全生产事故的发生。

2.监测关键部位的温度：防止温度过高，引起机械故障。

3.监测从动轮速度：防止胶带打滑，影响生产。

4.监测胶带跑偏：防止胶带跑偏，影响生产。

5.实现远红外人员保护：对点检和维修人员进行保护，进一步降低安全事故风险。

6.实现智能化照明：根据时间光照强度等自动调节照明，节能高效。

生产现场

。。

7.实现智能台账管理：自动记录维修养护记录，库存备件情况，智能提醒。

这些基本功能的实现，全部通过接入互联网的一台计算机来进行操作。然而该系统更强大的功能还体现在大数据处理和云计算功能上，比如当上述系统搭建起来后可形成对整个厂区(矿区)，甚至异地的皮带机进行监测和控制，这就实现皮带机运行过程的大数据采集，根据定制开发的运行参数智能分析软件可有效分析并做出结果。例如：可通过分析软件自动统计皮带机某个零部件（如托滚）在一段时间内的损坏率，能够自动告知使用者备件计划，同时将数据传送给设备制造商，告知皮带机在生产中部件老化及故障率，便于对设备的升级和完善；通过对各个指定皮带机功率进行在线智能统计，可以将整个厂区内以车间为单位对电能消耗报表，还可以通过对胶带使用时间进行统计，来评估胶带机老化情况，以自动告知管理者进行维护操作。

上述功能的实现会极大地缩短皮带故障处理的时间，提高了运行效率，降低运行成本，实现减员增效目的。同时减少了工人的劳动强度，消除了人工点检操作的不安全因素，确保了安全生产。

6.4报价概算

物联网胶带机智能化管控系统：

基于物联网技术的胶带机智能化管控系统投入使用后，可以逐步集成智能破碎系统，智能磨选系统，智能井下电机车系统等，实现矿山生产全流程智能化集成管控，并且均可在任何一台有网络的电脑上登录操控。形成一套完整的，

以用户为核心的数字矿山生态系统。